JP7451704B2 - レーザ周波数シフトによる高速位相シフト干渉法 - Google Patents
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Description
本出願は、出願人がHaifeng Huang、Rui-Fang Shi、及びDan Wackであり、「PHASE-SHIFT INTERFEROMETRY BY LASER FREQUENCY SHIFT」と題する、2019年11月21日に出願された米国仮特許出願第62/938,725号について、米国特許法第119条(e)の下での利益を主張し、この出願は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (16)
- 音響光学変調器(AOM)レーザ周波数シフタシステムであって、
入射ビームを生成するように構成されたレーザと、
前記レーザに光学的に結合された第1光学スプリッタであって、前記第1光学スプリッタは、前記入射ビームを前記入射ビームの少なくとも1つの部分に分割するように構成されている、第1光学スプリッタと、
前記第1光学スプリッタに光学的に結合された少なくとも1つの位相シフトチャネルであって、前記少なくとも1つの位相シフトチャネルは、AOMを含み、前記少なくとも1つの位相シフトチャネルは、前記入射ビームの前記少なくとも1つの部分を受取るように構成され、前記AOMは、前記入射ビームの前記少なくとも1つの部分から少なくとも1つの周波数シフトビームを生成するように構成されている、少なくとも1つの位相シフトチャネルと、
前記少なくとも1つの位相シフトチャネルから前記少なくとも1つの周波数シフトビームを受取るように構成された第2光学スプリッタであって、前記第2光学スプリッタは、前記少なくとも1つの周波数シフトビームを用いて試料の干渉図形を取得するように構成された干渉計に、前記少なくとも1つの周波数シフトビームを指向させるように構成されており、前記干渉計は、センサに通じる1つ又は複数の光学経路を備え、前記1つ又は複数の光学経路のうちの1つの光学経路は、1組の試験光学系を含み、前記1組の試験光学系は、前記試料を含む、第2光学スプリッタと、
周波数シフトフィードバック(FSF)レーザシステムであり、前記干渉計に光学的に結合されることにより前記1つ又は複数の光学経路の光学経路長を測定し、前記1つ又は複数の光学経路の前記光学経路長を測定した後に前記干渉計から分離されるFSFレーザシステムと、
を備え、
前記AOMレーザ周波数シフタシステムは、前記FSFレーザシステムが分離された後に前記干渉計に光学的に結合され、
前記少なくとも1つの位相シフトチャネル及び前記少なくとも1つの周波数シフトビームは、前記入射ビームの第1部分を受取るように構成された第1位相シフトチャネルと、前記入射ビームの第2部分を受取るように構成された第2位相シフトチャネルと、前記入射ビームの少なくとも第3部分を受取るように構成された少なくとも第3位相シフトチャネルと、を含み、
前記第1位相シフトチャネルは、前記入射ビームの前記第1部分から第1周波数シフトビームを生成するように構成され、前記第2位相シフトチャネルは、第2周波数シフトビームを生成するように構成され、前記少なくとも第3位相シフトチャネルは、少なくとも第3周波数シフトビームを生成するように構成されている、
AOMレーザ周波数シフタシステム。 - 前記少なくとも1つの位相シフトチャネルの周波数は、同調可能である、請求項1に記載のAOMレーザ周波数シフタシステム。
- 前記第2光学スプリッタと前記干渉計との間に光学的に結合された基準検出器を更に備え、前記基準検出器は、前記入射ビーム内のパワー変動に関して前記少なくとも1つの周波数シフトビームを監視するように構成されている、請求項1に記載のAOMレーザ周波数シフタシステム。
- 方法であって、
レーザ源を用いて入射ビームを生成するステップと、
第1光学スプリッタを用いて前記入射ビームを前記入射ビームの少なくとも1つの部分に分割するステップと、
前記第1光学スプリッタを用いて音響光学変調器(AOM)レーザ周波数シフタシステムの少なくとも1つの位相シフトチャネル内に前記入射ビームの前記少なくとも1つの部分を指向させるステップと、
前記AOMレーザ周波数シフタシステムの前記少なくとも1つの位相シフトチャネル内でAOMを用いて前記入射ビームの前記少なくとも1つの部分から少なくとも1つの周波数シフトビームを生成するステップと、
第2光学スプリッタを用いて前記少なくとも1つの周波数シフトビームを受取るステップと、
前記少なくとも1つの周波数シフトビームを用いて試料の干渉図形を取得するように構成された干渉計に、前記第2光学スプリッタを介して前記少なくとも1つの周波数シフトビームを指向させるステップであり、前記干渉計は、センサに通じる1つ又は複数の光学経路を備え、前記1つ又は複数の光学経路のうちの1つの光学経路は、1組の試験光学系を含み、前記1組の試験光学系は、前記試料を含む、ステップと、
周波数シフトフィードバック(FSF)レーザシステムを前記干渉計に光学的に結合するステップと、
前記FSFレーザシステムで前記1つ又は複数の光学経路の光学経路長を測定するステップと、
前記FSFレーザシステムを前記干渉計から分離するステップと、
前記AOMレーザ周波数シフタシステムを、前記FSFレーザシステムが分離された後に前記干渉計に光学的に結合するステップと、
を含み、
前記少なくとも1つの位相シフトチャネル及び前記少なくとも1つの周波数シフトビームは、前記入射ビームの第1部分を受取るように構成された第1位相シフトチャネルと、前記入射ビームの第2部分を受取るように構成された第2位相シフトチャネルと、前記入射ビームの少なくとも第3部分を受取るように構成された少なくとも第3位相シフトチャネルと、を含み、
前記第1位相シフトチャネルは、前記入射ビームの前記第1部分から第1周波数シフトビームを生成するように構成され、前記第2位相シフトチャネルは、第2周波数シフトビームを生成するように構成され、前記少なくとも第3位相シフトチャネルは、少なくとも第3周波数シフトビームを生成するように構成されている、
方法。 - 前記少なくとも1つの位相シフトチャネルの周波数は、同調可能である、請求項4に記載の方法。
- 前記第2光学スプリッタと前記干渉計との間に光学的に結合された基準検出器を介して前記入射ビーム内のパワー変動に関して前記少なくとも1つの周波数シフトビームを監視するステップを更に含む、請求項4に記載の方法。
- 特性評価システムであって、
試料の干渉図形を取得するように構成された干渉計であり、センサに通じる1つ又は複数の光学経路を備え、前記1つ又は複数の光学経路のうちの1つの光学経路は、1組の試験光学系を含み、前記1組の試験光学系は、前記試料を含む、干渉計と、
前記干渉計に光学的に結合された音響光学変調器(AOM)レーザ周波数シフタシステムであって、前記AOMレーザ周波数シフタシステムは、
入射ビームを生成するように構成されたレーザ、
前記レーザに光学的に結合された第1光学スプリッタであって、前記第1光学スプリッタは、前記入射ビームを前記入射ビームの少なくとも1つの部分に分割するように構成されている、第1光学スプリッタ、
前記第1光学スプリッタに光学的に結合された少なくとも1つの位相シフトチャネルであって、前記少なくとも1つの位相シフトチャネルは、AOMを含み、前記少なくとも1つの位相シフトチャネルは、前記入射ビームの少なくとも1つの部分を受取るように構成され、前記AOMは、前記入射ビームの前記少なくとも1つの部分から少なくとも1つの周波数シフトビームを生成するように構成されている、少なくとも1つの位相シフトチャネル、及び
前記少なくとも1つの位相シフトチャネルから前記少なくとも1つの周波数シフトビームを受取るように構成された第2光学スプリッタであって、前記第2光学スプリッタは、前記干渉計に前記少なくとも1つの周波数シフトビームを指向させるように構成され、前記干渉計は、前記少なくとも1つの周波数シフトビームを用いて前記試料の前記干渉図形を取得するように構成されている、第2光学スプリッタと、
周波数シフトフィードバック(FSF)レーザシステムであり、前記干渉計に光学的に結合されることにより前記1つ又は複数の光学経路の光学経路長を測定し、前記1つ又は複数の光学経路の前記光学経路長を測定した後に前記干渉計から分離されるFSFレーザシステムと、
を備える、AOMレーザ周波数シフタシステムと、
を備え、前記AOMレーザ周波数シフタシステムは、前記FSFレーザシステムが分離された後に前記干渉計に光学的に結合され、
前記少なくとも1つの位相シフトチャネル及び前記少なくとも1つの周波数シフトビームは、前記入射ビームの第1部分を受取るように構成された第1位相シフトチャネルと、前記入射ビームの第2部分を受取るように構成された第2位相シフトチャネルと、前記入射ビームの少なくとも第3部分を受取るように構成された少なくとも第3位相シフトチャネルと、を含み、
前記第1位相シフトチャネルは、前記入射ビームの前記第1部分から第1周波数シフトビームを生成するように構成され、前記第2位相シフトチャネルは、第2周波数シフトビームを生成するように構成され、前記少なくとも第3位相シフトチャネルは、少なくとも第3周波数シフトビームを生成するように構成されている、
特性評価システム。 - 前記少なくとも1つの位相シフトチャネルの周波数は、同調可能である、請求項7に記載の特性評価システム。
- 前記第2光学スプリッタと前記干渉計との間に光学的に結合された基準検出器を更に備え、前記基準検出器は、前記入射ビーム内のパワー変動に関して前記少なくとも1つの周波数シフトビームを監視するように構成されている、請求項7に記載の特性評価システム。
- 前記センサは、2次元センサである、請求項7に記載の特性評価システム。
- 前記FSFレーザシステムが前記干渉計に光学的に結合されているときに、ミラーが前記干渉計内に設置され、前記ミラーは、前記FSFレーザシステムを用いて前記1つ又は複数の光学経路の前記光学経路長を測定した後に前記干渉計から除去され、前記センサは、前記FSFレーザシステムが分離された後に前記AOMレーザ周波数シフタシステムが前記干渉計に光学的に結合されているときに、前記干渉計内に設置される、請求項7に記載の特性評価システム。
- 方法であって、
レーザ源を用いて入射ビームを生成するステップと、
第1光学スプリッタを用いて前記入射ビームを前記入射ビームの少なくとも1つの部分に分割するステップと、
前記第1光学スプリッタを用いて音響光学変調器(AOM)レーザ周波数シフタシステムの少なくとも1つの位相シフトチャネル内に前記入射ビームの前記少なくとも1つの部分を指向させるステップと、
前記AOMレーザ周波数シフタシステムの前記少なくとも1つの位相シフトチャネル内でAOMを用いて前記入射ビームの前記少なくとも1つの部分から少なくとも1つの周波数シフトビームを生成するステップと、
第2光学スプリッタを用いて前記少なくとも1つの周波数シフトビームを受取るステップと、
前記第2光学スプリッタを介して干渉計に前記少なくとも1つの周波数シフトビームを指向させるステップであり、前記干渉計は、センサに通じる1つ又は複数の光学経路を備え、前記1つ又は複数の光学経路のうちの1つの光学経路は、1組の試験光学系を含み、前記1組の試験光学系は、試料を含む、ステップと、
周波数シフトフィードバック(FSF)レーザシステムを前記干渉計に光学的に結合するステップと、
前記FSFレーザシステムで前記1つ又は複数の光学経路の光学経路長を測定するステップと、
前記FSFレーザシステムを前記干渉計から分離するステップと、
前記AOMレーザ周波数シフタシステムを、前記FSFレーザシステムが分離された後に前記干渉計に光学的に結合するステップと、
前記少なくとも1つの周波数シフトビームを用いて前記干渉計内の前記試料の干渉図形を取得するステップと、
を含み、
前記少なくとも1つの位相シフトチャネル及び前記少なくとも1つの周波数シフトビームは、前記入射ビームの第1部分を受取るように構成された第1位相シフトチャネルと、前記入射ビームの第2部分を受取るように構成された第2位相シフトチャネルと、前記入射ビームの少なくとも第3部分を受取るように構成された少なくとも第3位相シフトチャネルと、を含み、
前記第1位相シフトチャネルは、前記入射ビームの前記第1部分から第1周波数シフトビームを生成するように構成され、前記第2位相シフトチャネルは、第2周波数シフトビームを生成するように構成され、前記少なくとも第3位相シフトチャネルは、少なくとも第3周波数シフトビームを生成するように構成されている、
方法。 - 前記少なくとも1つの位相シフトチャネルの周波数は、同調可能である、請求項12に記載の方法。
- 前記第2光学スプリッタと前記干渉計との間に光学的に結合された基準検出器を介して、前記入射ビーム内のパワー変動に関して前記少なくとも1つの周波数シフトビームを監視するステップを更に含む、請求項12に記載の方法。
- 前記センサは、2次元センサである、請求項12に記載の方法。
- 前記FSFレーザシステムが前記干渉計に光学的に結合されているときに、前記干渉計内部にミラーを設置するステップと、
前記FSFレーザシステムを用いて前記1つ又は複数の光学経路の前記光学経路長を測定した後に、前記干渉計から前記ミラーを除去するステップと、
前記FSFレーザシステムが分離された後に前記AOMレーザ周波数シフタシステムが前記干渉計に光学的に結合されているときに、前記干渉計内に前記センサを設置するステップと、
を更に含む、請求項12に記載の方法。
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